分子晶體分子間作用力

關(guān)于分子晶體分子間作用力第2頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天。分子間存在作用力的事實(shí)：

由分子構(gòu)成的物質(zhì)，在一定條件下能發(fā)生三態(tài)變化，說(shuō)明分子間存在作用力。第3頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天分子間存在一種把分子聚集在一起的作用力——分子間作用力常見的兩種分子間作用力分子間作用力范德華力氫鍵

范德華(J.D.vanderWaals,1837～1923)，荷蘭物理學(xué)家。他首先研究了分子間作用力，1910年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，因確立真空氣體狀態(tài)方程和分子間范德華力而聞名于世。第4頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天(1)范德華力很弱，(2)范德華力一般沒(méi)有飽和性和方向性分子HClHBrHI范德華力(kJ/mol)21.1423.1126.00共價(jià)鍵鍵能(kJ/mol)4323662981.范德華力

是一種普遍存在于固體、液體和氣體中分子間的作用力。（1）什么是范德華力范德華力與共價(jià)鍵的區(qū)別第5頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

鹵素單質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量和熔、沸點(diǎn)的數(shù)據(jù)見表3-9。請(qǐng)你根據(jù)表中的數(shù)據(jù)與同學(xué)交流討論以下問(wèn)題：（1）鹵素單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)又怎樣的變化規(guī)律？（2）導(dǎo)致鹵素熔、沸點(diǎn)規(guī)律變化的原因是什么？它與鹵素單質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量的變化規(guī)律又怎樣的關(guān)系？

單質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量

熔點(diǎn)/℃沸點(diǎn)/℃F238-219.6-188.1Cl271-101.0-34.6Br2160-7.258.8I2254113.5184.4表3-9鹵素單質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量和熔、沸點(diǎn)結(jié)論：對(duì)于組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，其熔、沸點(diǎn)一般隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增大而升高第6頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

(2)范德華力與相對(duì)分子質(zhì)量的關(guān)系對(duì)于組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，其范德華力一般隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增大而增大

分子HClHBrHI

Ar相對(duì)分子質(zhì)量36．581128

40范德華力(kJ/mol)21.1423.1126.00

8.50熔點(diǎn)/℃-114.8-98.5-50.8

沸點(diǎn)/℃-84.9-67-35.4

結(jié)論：第7頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天（1）組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，一般相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大?？朔肿娱g作用力使物質(zhì)熔化和氣化就需要更多的能量，熔、沸點(diǎn)越高。（2）分子的大小、分子的空間構(gòu)型和分子的電荷分布是否均勻等，都會(huì)對(duì)范德華力產(chǎn)生影響。2.影響范德華力大小的因素第8頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天范德華力對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響(閱讀教科書P50)結(jié)論：（1）影響物質(zhì)的類型：由分子構(gòu)成的物質(zhì)（2）影響由分子組成物質(zhì)的一些物理性質(zhì)：如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度等。例：氧氣在水中的溶解度比氮?dú)獯?，原因是氧分子與水分子之間的范德華力大問(wèn)題：范德華力對(duì)什么樣的物質(zhì)的什么性質(zhì)產(chǎn)生影響？第9頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天教科書P50幾種類型的范德華力第10頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天作用微粒作用力強(qiáng)弱意義化學(xué)鍵范德華力相鄰原子之間作用力強(qiáng)烈影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)分子之間作用力微弱影響物質(zhì)的物理性質(zhì)（熔、沸點(diǎn)及溶解度等）化學(xué)鍵與范德華力的比較第11頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.下列物質(zhì)中，其沸點(diǎn)可能低于SiCl4的是()A.GeCl4B.SiBr4

C.CCl4D.NaClC練習(xí)2.下列敘述正確的是()A.氧氣的沸點(diǎn)低于氮?dú)獾姆悬c(diǎn)

B.稀有氣體原子序數(shù)越大沸點(diǎn)越高

C.分子間作用力越弱，則由分子組成的物質(zhì)熔點(diǎn)越低

D.同周期元素的原子半徑越小越易失去電子BC第12頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.將干冰氣化，破壞了CO2分子晶體的

.

將CO2氣體溶于水，破壞了CO2分子的

.

分子間作用力共價(jià)鍵練習(xí)4.請(qǐng)預(yù)測(cè)的熔沸點(diǎn)高低（1）HF、HCl、HBr、HI（2）H2O、H2S、H2Se、H2Te事實(shí)是否是這樣的嗎？第13頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天H2OH2SH2SeH2TeHFHClHBrHINH3PH3AsH3SbH3CH4SiH4GeH4SnH4一些氫化物的沸點(diǎn)第14頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天結(jié)論：H2O、NH3

、HF比同主族氫化物的沸點(diǎn)高？猜想：H2O、

NH3、

HF除了范德華力之外，是否還存在一種作用力？第15頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天氫鍵：除范德華力外的另一種分子間作用力，它是由已經(jīng)與電負(fù)性大的原子（F、O、N等）形成共價(jià)鍵的H原子遇另一分子中電負(fù)性大原子半徑小且有孤對(duì)電子的原子（如F、O、N）能形成氫鍵。注意：氫鍵是另一種分子間作用力，不屬于化學(xué)鍵。2.氫鍵：第16頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

在H2O分子中，由于O原子吸引電子的能力很強(qiáng)，H—O鍵的極性很強(qiáng)，共用電子對(duì)強(qiáng)烈地偏向O原子，亦即H原子的電子云被O原子吸引，使H原子幾乎成為“裸露”的質(zhì)子。這個(gè)半徑很小、帶部分正電荷的H核，就能與另一個(gè)H2O分子中帶部分負(fù)電荷的O原子的孤電子對(duì)接近并產(chǎn)生相互作用。這種靜電相互作用就是氫鍵。水分子間形成的氫鍵第17頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天H2O中氫鍵的形成過(guò)程在水分子中的O—H中，共用電子對(duì)強(qiáng)烈的偏向氧原子，使得氫原子幾乎成為“裸露”的質(zhì)子，其顯正電性，它能與另一個(gè)水分子中氧原子的孤電子對(duì)產(chǎn)生靜電作用，從而形成氫鍵。第18頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天氫鍵成因探究思考討論：從H2O、NH3

、HF的成鍵情況和中心原子價(jià)層電子等討論形成氫鍵的條件（1）氫鍵的形成條件X、Y為電負(fù)性大，而原子半徑較小的且有孤對(duì)電子非金屬原子，可相同也可不同，如F、O、N等。第19頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）氫鍵的表示方法：X—H···Y氫鍵第20頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天（3）氫鍵鍵能大?。?/p>

F—H…FO—H…

ON—H…

N氫鍵鍵能(kJ/mol)28.118.820.9共價(jià)鍵鍵能(kJ/mol)568462.8390.8氫鍵——比范德華力要強(qiáng)而比化學(xué)鍵弱的分子間作用力(4)氫鍵的強(qiáng)弱與X和Y的電負(fù)性大小有關(guān)

一般X、Y元素的電負(fù)性越大，半徑越小，形成的氫鍵越強(qiáng)。例如：F-H···F﹥O-H···O﹥N-H···N第21頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天教科書P521.請(qǐng)解釋物質(zhì)的下列性質(zhì)：（1）NH3極易溶于水。（2）氟化氫的熔點(diǎn)比氯化氫的高。2.鄰羥基苯甲酸和對(duì)羥基苯甲酸是同分異構(gòu)體,預(yù)測(cè)對(duì)羥基苯甲醛與鄰羥基苯甲醛熔點(diǎn)的高低，并解釋。HOHHOOOC第22頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天對(duì)羥基苯甲酸能形成分子間氫鍵鄰羥基苯甲酸能形成分子內(nèi)氫鍵HOOH對(duì)羥基苯甲酸HHOOO…鄰羥基苯甲酸C第23頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天第24頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天為什么冰的密度比液態(tài)水小?解釋水結(jié)冰時(shí)體積膨脹、密度減小的原因。氫鍵在生命體分子中的作用？教科書P52第25頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天水分子三態(tài)與氫鍵的關(guān)系第26頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天水分子間形成的氫鍵在固態(tài)水（冰）中，水分子大范圍地以氫鍵互相聯(lián)結(jié)，形成相當(dāng)疏松的晶體，從而在結(jié)構(gòu)中有許多空隙，造成體積膨脹，密度減小，因此冰能浮在水面上。第27頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天第28頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天（6）氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響

①對(duì)熔點(diǎn)和沸點(diǎn)的影響分子間形成氫鍵會(huì)導(dǎo)致物質(zhì)的熔沸點(diǎn)

升高分子內(nèi)形成氫鍵則會(huì)導(dǎo)致物質(zhì)的熔沸點(diǎn)

降低

②對(duì)溶解度的影響溶質(zhì)分子與溶劑分子之間形成氫鍵使溶解度增大。第29頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天從氫鍵的角度分析造成尿素、醋酸、硝酸三種相對(duì)分子質(zhì)量相近的分子熔沸點(diǎn)相差較大的可能原因。第30頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天化學(xué)鍵、氫鍵和范德華力的比較化學(xué)鍵氫鍵范德華力概念范圍強(qiáng)度比較性質(zhì)影響物質(zhì)分子間存在的微弱相互作用分子間比化學(xué)鍵弱得多隨范德華力的增大，物質(zhì)的熔沸點(diǎn)升高、溶解度增大比化學(xué)鍵弱得多，比范德華力稍強(qiáng)分子中含有與H原子相結(jié)合的原子半徑小、電負(fù)性大、有孤對(duì)電子的F、O、N分子間（內(nèi)）電負(fù)性較大的成鍵原子通過(guò)H原子而形成的靜電作用分子間氫鍵使物質(zhì)熔沸點(diǎn)升高硬度增大、水中溶解度增大分子內(nèi)氫鍵使物質(zhì)熔沸點(diǎn)降低、硬度減小影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)相鄰的原子或離子之間的強(qiáng)烈的相互作用。

原子或離子很強(qiáng)烈,克服它需要較高的能量第31頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天1．下列物質(zhì)中不存在氫鍵的是 （）

A．冰醋酸中醋酸分子之間

B．一水合氨分子中的氨分子與水分子之間

C．液態(tài)氟化氫中氟化氫分子之間

D．可燃冰（CH4·8H2O）中甲烷分子與水分子之間D練習(xí)2．固體乙醇晶體中不存在的作用力是()A．極性鍵 B．非極性鍵

C．離子鍵 D．氫鍵影響C第32頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天練習(xí)3．下列有關(guān)水的敘述中，可以用氫鍵的知識(shí)來(lái)解釋的是()A．水比硫化氫氣體穩(wěn)定

B．水的熔沸點(diǎn)比硫化氫的高

C．氯化氫氣體易溶于水

D．0℃時(shí)，水的密度比冰大BD4．下列說(shuō)法不正確的是() A．分子間作用力是分子間相互作用力的總稱

B．范德華力與氫鍵可同時(shí)存在于分子之間

C．分子間氫鍵的形成除使物質(zhì)的熔沸點(diǎn)升高外，對(duì)物質(zhì)的溶解度、硬度等也有影響

D．氫鍵是一種特殊的化學(xué)鍵，它廣泛地存在于自然界中D第33頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天分子晶體第34頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

圖3-35是干冰(CO2)分子晶體模型。通過(guò)學(xué)習(xí)有關(guān)分子間作用力的知識(shí)，你知道下列問(wèn)題的答案嗎？1.構(gòu)成分子晶體的微粒是什么？分子晶體中微粒間的作用力是什么？2.分子晶體有哪些共同的物理性質(zhì)？為什么它們具有這些共同的物理性質(zhì)？第35頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天分子晶體（1）分子間以分子間作用力相結(jié)合的晶體叫分子晶體。（2）構(gòu)成分子晶體的粒子是：（3）微粒間的相互作用是：由于分子晶體的構(gòu)成微粒是分子，所以分子晶體的化學(xué)式幾乎都是分子式。1.分子晶體的概念及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：分子范德華力第36頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

不對(duì)，分子間氫鍵也是一種分子間作用力，如冰中就同時(shí)存著范德華力和氫鍵。思考：是不是在分子晶體中分子間只存在范德華力？第37頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

由于分子間作用力很弱，所以分子晶體一般具有：①較低的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)；②較小的硬度；③固體及熔融狀態(tài)不導(dǎo)電。有的溶于水能導(dǎo)電。2.分子晶體的物理特性第38頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天(1)所有非金屬氫化物：H2O、H2S、NH3、CH4、HX(2)大多數(shù)非金屬單質(zhì):X2、N2、O2、H2、S8、P4、C60

(3)大多數(shù)非金屬氧化物:CO2、SO2、N2O4、P4O6、P4O10(4)幾乎所有的酸：H2SO4、HNO3、H3PO4(5)大多數(shù)有機(jī)物：乙醇，冰醋酸，蔗糖3.典型的分子晶體第39頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天4、分子晶體熔、沸點(diǎn)高低的比較規(guī)律

分子晶體要熔化或汽化都需要克服分子間的作用力。分子間作用力越大，物質(zhì)熔化和汽化時(shí)需要的能量就越多，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)就越高。因此，比較分子晶體的熔、沸點(diǎn)高低，實(shí)際上就是比較分子間作用力（包括范德華力和氫鍵）的大小。第40頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天（1）組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，

烷烴、烯烴、炔烴、飽和一元醇、醛、羧酸等同系物的沸點(diǎn)均隨著碳原子數(shù)的增加而升高。分子間有氫鍵的物質(zhì)（HF、H2O、NH3等）熔、沸點(diǎn)升高且不遵循上述規(guī)律。形成分子內(nèi)氫鍵的物質(zhì)，其熔、沸點(diǎn)低于形成分子間氫鍵的物質(zhì)。相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔沸點(diǎn)越高。第41頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）在碳原子數(shù)相同的烷烴的同分異構(gòu)體中，一般來(lái)說(shuō)，支鏈數(shù)越多___________。如沸點(diǎn)：正戊烷>異戊烷>新戊烷；芳香烴及其衍生物苯環(huán)上的同分異構(gòu)體一般按照“____________________”的順序。熔沸點(diǎn)越低鄰位>間位>對(duì)位第42頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天

CO2和SiO2的一些物理性質(zhì)如下表所示。請(qǐng)你從兩種晶體的構(gòu)成微粒及微粒間作用力的角度，分析導(dǎo)致干冰和二氧化硅晶體性質(zhì)差異的原因。

第43頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天5.干冰的晶體結(jié)構(gòu)（1）二氧化碳分子的位置：在晶體中截取一個(gè)最小的正方體，正方體的八個(gè)頂點(diǎn)都落到CO2分子的中心，在這個(gè)正方體的每個(gè)面心上還有一個(gè)CO2分子。8×1/8+6×1/2=412個(gè)（2）每個(gè)晶胞含二氧化碳分子的個(gè)數(shù)（3）與每個(gè)二氧化碳分子等距離且最近的二氧化碳分子有

第44頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天由此可見，與CO2分子距離最近的CO2分子共有12個(gè)

。第45頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天小結(jié)：1.晶體類型的判斷：一是看構(gòu)成晶體微粒的種類，二是看微粒之間的作用力2.由晶體性質(zhì)可推斷晶體類型，由晶體類型也可推斷晶體的性質(zhì)。第46頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天幾種類型晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)比較

晶體類型金屬晶體離子晶體原子晶體分子晶體結(jié)構(gòu)

構(gòu)成微粒微粒間作用力性質(zhì)

熔、沸點(diǎn)硬度導(dǎo)電性舉例金屬陽(yáng)離子和自由電子陰、陽(yáng)離子原子分子金屬鍵離子鍵共價(jià)鍵分子間作用力較高很高少數(shù)很高或很低較低多數(shù)較大少數(shù)較小較大很大較小良導(dǎo)體不導(dǎo)電Cu、AlNaCl、CsCl金剛石、SiO2干冰、冰熔化或溶于水導(dǎo)電固體及熔融狀態(tài)不導(dǎo)電,有的溶于水能導(dǎo)電。第47頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天晶體熔沸點(diǎn)高低的判斷1.不同晶體類型的物質(zhì)：原子晶體>離子晶體>分子晶體2.同種晶體類型的物質(zhì)：⑴離子晶體晶體內(nèi)微粒間作用力越大，熔沸點(diǎn)越高⑵原子晶體離子所帶電荷越多、離子半徑越小，晶格能越大，離子鍵越強(qiáng)，晶體熔沸點(diǎn)越高、硬度越大。原子半徑越小、鍵長(zhǎng)越短、鍵能越大，共價(jià)鍵越強(qiáng)，晶體熔沸點(diǎn)越高、硬度越大。第48頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天⑷分子晶體組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，熔沸點(diǎn)越高；具有分子間氫鍵的分子晶體，分子間作用力顯著增大，熔沸點(diǎn)升高。相對(duì)分子質(zhì)量相近的分子晶體，分子極性越大，分子間作用力越大，熔沸點(diǎn)越高；⑶金屬晶體金屬原子半徑越小、單位體積內(nèi)自由電子數(shù)目越多，金屬鍵越強(qiáng)，晶體熔沸點(diǎn)越高、硬度越大。第49頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天混合晶體石墨的晶體結(jié)構(gòu)模型第50頁(yè),共55頁(yè)，2024年2月25日，星期天石墨晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性質(zhì)分層的平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)C原子以

與周圍的

個(gè)C原子結(jié)合，層間為

；層內(nèi)最小環(huán)有